摘要：论文结合天井煤矿C7煤层地质及巷道技术参数情况，通过沿空留巷矿压显现规律与顶板垮落特征的论述，提出在天井煤矿C7煤层中推广沿空留巷技术。
关键词：沿空留巷；煤层地质；矿山压力；煤层顶板
一、沿空留巷的特点
从空间上来看，沿空留巷能够使巷道在开采以后处在重新分布的低应力区，但是从时间上来看，在采动支承应力重新分布过程中，其会产生剧烈作用，巷道一般会受到两次采动影响，矿压也会出现比较明显的变化，而且在对巷道实施维护过程中存在较大的难度。沿空留巷虽然存在一定的不足，但其主要有以下优势：第一，改善采掘接替；第二，提高煤炭的回收率；第三，掘进排矸少等等，特别是在掘进进尺80—100m/月的突出矿井，利用沿空留巷技术能够有效处理采掘接替紧张方面的问题。所以，在煤炭开采中沿空留巷技术是一个关键的发展方向。
二、矿区地层及C7煤层顶底板情况
1、矿区地层
天井煤矿矿区位于老厂煤矿区二勘区内，出露地层与区域地层基本一致，地层走向北东南西向，倾向为138－165°，倾角较缓，为6－12°，仅断层附近由于断层切割，产状变陡，为28－35°。区域内出露地层为三叠系中统个旧组，飞仙关组、下统永宁镇组、卡以头组；龙潭组（主要煤系地层）、二叠系上统长兴组（煤系地层），下统茅口组。区域地层见表1。
2、C7煤层顶底板情况
C7煤层直接顶厚1.7米，岩性为灰－浅灰色、厚层状细砂岩，少含泥质，质较硬；老顶厚10米，岩性为灰色薄层状粉砂岩夹薄至中厚层状岩屑长石细砂岩；直接底厚3.5米，岩性为灰色，中厚层状泥质细砂岩，夹薄层状碐铁矿，质较硬；老底厚5.9米，岩性为灰-浅灰色，中厚层状泥质粉砂岩，富含泥质，质较硬（详见C7煤层地质柱状图）。
三、C7煤层及巷道技术参数
1、C7煤层厚平均 2.6m；
2、倾角一般为6－8°，平均7°；
3、工作面涌水量：正常涌水量1.2m3/h，最大涌水量6.4m3/h；
4、下表为矿井的关键参数，本矿井为高瓦斯矿井，参突管理。
类别相对涌出量绝对瓦斯涌出量
5、C7煤层不具有爆炸性，其为III类自燃倾向性，是不易自燃的类型煤层。
6、回采巷道通常断面：宽3.6m，高2.4m，净断面8.64㎡；
7、回采巷道掘进时支护形式为锚网索支护。
四、沿空留巷矿压显现规律与顶板垮落特征
沿空留巷在实际的实施应用中控制其顶板岩层是非常关键的，由于受到两次采动的影响，沿空留巷的矿压显现较为强烈，而且在顶底板移近量和两帮移近量均会较大。所以，在煤层的开采过程中，对巷道围岩变形的有效控制是保障安全生产以及应用沿空留巷技术的前提。
1、沿空留巷矿压显现的一般规律
沿空留巷矿压显现的一般规律主要表现在以下几点：
第一，位于回采面后方，在裂隙带岩层没有平衡以前会出现急剧沉降，从而导致在短时间内巷道顶板也剧烈下沉，同时在上覆岩层作用之下，已开采区域的冒落岩石均向巷道挤压。通常，位于工作面后方10－20m位置顶板下沉速度最为强烈，而下沉主要在后方0－4Om区域内产生，到了60－70m范围外就逐步稳定。
第二，顶板在冒落以后，会将采空区填满，从而保持老顶平衡，在顶板下沉量方面，其与煤层采厚之间呈正比关系，通常最少为10%采厚，大多数为10%－20%，这种变形属于“给定变形”。所以，沿空留巷的维护将受到煤层采厚影响，采厚越小，对维护越有利。
第三，顶板下沉量与巷道宽度以及悬顶距呈正比关系。
第四，沿空留巷的采空区顶板下沉量比靠煤帮处大一倍之多，而直接顶顶板向采空区方向会出现明显倾斜。
第五，沿空留巷顶板会受到煤帮稳定性与应力的影响，如果破坏了煤帮，裂隙带处的沉降将纵深发展，煤帮位移量以及顶板下沉量都会大大增加。
第六，利用沿空留巷支架来对上位岩层顶板沉降进行阻止是存在一定困难的，但是支架阻力能够防止直接顶的破裂，避免与上位岩层之间出现较为严重的离层。所以，在对直接顶板层顶的支架选择中，需要对支架的阻力进行充分考虑，即支架阻力要达到4倍采厚的岩层重量，而且其可缩量也需要与裂缝带岩层的沉降量相匹配。
第七，围岩与支架之间的作用产生支架阻力，支架的结构以及顶底板岩层特性将直接影响其工作状况。沿空留巷对支架有着严格的要求，即在巷道受到影响之后，支架能够及时地提供阻力，保持稳定的平衡状态。
2、沿空留巷的围岩变形特征
①沿空留巷围岩变形量
位于工作面后方100m区域内，沿空留巷围岩变形量通常为巷道高度的10%，特殊状况可能会达到50%，而变形在工作面后50m范围内较为常见。
②峰值速度区
在工作面后方回采受到强烈影响的首个阶段，也是围岩变形速度最快的阶段，而其速度区的峰值与围岩支护以及所处条件有着极大的关系。
③重新稳定阶段
位于工作面后方50m区域内，围岩存在一定的强烈变形，在维护方面比较困难，但是这种变形范围是比较有限的，且最后能够趋于稳定，不会影响后期的维护。因此，沿空留巷维护仅仅有很小的困难阶段，大多数情况下是极其便于维护的。
采动影响期间的顶底板位移变化主要分为下面五个时期：
第一，对煤体进行掘巷作业时，原岩应力受到了破坏，在应力重新分布的作用下引起围岩向巷道空间位移。
第二，在掘巷中产生的应力扰动停止以后，应力不变，随时间变化，围岩变形还会缓慢的增长。
第三，在采动影响之后，巷道回采支承压力不断地加大，围岩应力将会重新发布，而且随着变形剧烈加大，且在工作面后10m位置达到最高，在60m范围以外达到稳定状况。
第四，伴随着上工作面与巷道之间距离越来越远，采空区的岩层沉降也逐步稳定，煤帮支承压力也渐渐变小，围岩变形也逐步稳定。与煤柱护巷技术有所不同，在煤柱宽度不足受到破坏之后，其围岩变形是极其强烈的。
第五，巷道在下工作面采动影响下，基于其上下区段回采压力重叠，往往会使得其围岩应力增长速度要比仅受上区段影响更加剧烈，一方面顶板下沉急剧，而且还会出现煤帮以及底板鼓出状况。
五、结论
根据沿空留巷矿压显现规律与顶板垮落特征，结合天井煤矿C7煤层地质情况和回采巷道技术参数，选择合理的沿空留巷支护，天井煤矿C7煤层回采巷道中推广应用沿空留巷技术是切实可行的。
参考文献：
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[3]赵巍、毕国旗，沿空留巷围岩变形分析，矿山测量2005版。
[4]党少敏、谢党虎，高水材料沿空留巷技术在象山矿的应用，煤矿安全1999版。
论文作者:张建富
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
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